Muchas ciudades del mundo y la población en general se encuentran altamente vulnerables a ciertas circunstancias especiales o fenómenos naturales como son los sismos que pueden ocurrir en cualquier momento. Las consecuencias provocadas por este tipo de eventos naturales dependen de la intensidad y de la duración en la que se presenten, así como también de las
El sismo también conocido como terremoto, es un fenómeno que se produce por el movimiento pasajero de la corteza terrestre, que se origina en las zonas internas de la tierra; los sismos más intensos son producidos por las fallas geológicas y ruptura de placas, lo que libera de energía acumulada en forma de ondas sísmicas de diversas frecuencias.
El Ecuador es un país que se encuentra localizado en el Centurión de Fuego del Pacifico, la zona de mayor vulnerabilidad sísmica del mundo y en la cual se encuentran localizados varios volcanes algunos de ellos todavía activos. Por esta razón en el Ecuador se registra una larga historia de actividad sísmica, que en los últimos 460 años ha destruido muchas ciudades.
En el Ecuador, siendo un país en vías de desarrollo, en la actualidad las construcciones representan la realidad económica del país, por lo cual aproximadamente un 70% de las viviendas son de tipo informal y sin ningún tipo de control en su proceso constructivo, según indica la Cámara de la Industria de la Construcción CAMICON, por ende estas construcciones son vulnerables a sufrir daños frente a un evento sísmico.
Por las consideraciones expuestas y para garantizar cierta confianza en los procesos constructivos existen organismos dedicados a analizar la problemática de la construcción en el sentido de controlar la calidad sismoresistente de las estructuras, que con su aplicación lo que se pretende es minimizar la pérdida de vidas humanas y daños excesivos de las
construcciones; es así que en el país actualmente se pretende regularizar las construcciones a través de la Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC, vigente desde agosto del 2014. Esta norma pretende preservar la calidad de vida de los ecuatorianos en estos eventos naturales.
Para evitar estas pérdidas y daños en las construcciones, así como evitar la problemática social, se deben diseñar las estructuras lo mayor estable posibles cumpliendo con ciertos criterios de estructuración como son regularidad en planta y en elevación, y además considerando los criterios que implican estar en una zona de peligro sísmico en la cual se encuentra el Ecuador.
Gracias a ciertas características propias del acero como material estructural, como es la ductilidad que posee, se lo ha visto adecuado y de cierta manera económica para la construcción de estructuras ubicadas en zonas altamente sísmicas.
Las ondas producidas por un sismo se propagan en diferentes direcciones, pero para el diseño de construcciones se trabaja con una fuerza horizontal denominada cortante basal que es la carga horizontal máxima que se produce durante un sismo, por lo tanto se debe lograr la formación de articulaciones plásticas en miembros horizontales antes que en los verticales para que respondan correctamente frente a sismo.
Para un correcto diseño sismoresistente de edificios de acero es importante dotar a los edificios de una rigidez mediante ciertos elementos diagonales como las señaladas anteriormente capaces de disipar la energía y mantenerse elásticos durante un sismo para evitar daños mayores. La disipación de energía se genera mediante el desarrollo de rotulas plásticas.
2.2.2 RESPUESTA SISMICA DE LAS DIAGONALES CONCÉNTRICAS
Durante un sismo, en el sistema de diagonales concéntricas se desarrollan deformaciones inelásticas por lo tanto es posible la disipación de energía mediante la fluencia por las barras en tracción y pandeo por las barras en compresión con formación de rotulas plásticas en la zona central y en los extremos de las riostras. A estas zonas se las denomina zonas protegidas:
Figura 9 Zonas protegidas en riostras dispuestas en X
Fuente: Crisafulli Francisco Javier, 2008, “Diseño sismoresistente de construcciones de acero”, 1ra edición, Asociación Latinoamericana del Acero, Santiago de Chile, capítulo 4, página 51.
El comportamiento sismoresistente de las diagonales concéntricas puede verse afectado por el pandeo de las riostras que se encuentran en compresión. Las diagonales que se encuentran a tracción deben estar diseñadas para resistir entre un 30% y 70% de la fuerza sísmica actuante en un plano determinado.
Cuando la estructura es sometida a cargas laterales por efectos de la acción sísmica, las riostras de cada plano del edificio deben estar colocadas de manera que la respuesta del sistema es prácticamente simétrico en cuanto a resistencia y rigidez; para lo cual es recomendable que exista un número par de riostras en cada plano existente, y además deben tener igual sección y ángulo de inclinación.
Figura 10 Configuraciones de riostra: (a) en X, (b) diagonales, (c) en V y (d) en V invertida o Chevron.
Fuente: Crisafulli Francisco Javier, 2008, “Diseño sismoresistente de construcciones de acero”, 1ra edición, Asociación Latinoamericana del Acero, Santiago de Chile, capítulo 4,
Al disponer las diagonales en base a estos criterios estructurales se logra que se produzcan esfuerzos de tracción y comprensión alternadamente, variando su resistencia y rigidez pero al mismo tiempo logrando que la respuesta estructural sea similar en ambos sentidos.
Por otro lado existen otras configuraciones que no son recomendables y las especificaciones de diseño sismoresistente establecen que no deben ser usadas debido a que no existe un adecuado balance entre las diagonales que se encuentran a tracción y las que se encuentran a compresión, lo que daría una respuesta asimétrica del sistema y puede ocasionar graves problemas de distorsiones de piso.
Las configuraciones de diagonales no recomendables se muestran en la siguiente figura:
Figura 11 Configuraciones inadecuadas de sistemas con diagonales
Fuente: Crisafulli Francisco Javier, 2008, “Diseño sismoresistente de construcciones de acero”, 1ra edición, Asociación Latinoamericana del Acero, Santiago de Chile, capítulo 4,
Foto 6 Torre del Banco de China
Fuente: http://www.disfrutahongkong.com/edificios-famosos